淺談采用臨近層及采空區抽放瓦斯開采解放層

郭成崗

（晉中市榆次區煤礦安全監管巡察隊，山西晉中030600）

淺談采用臨近層及采空區抽放瓦斯開采解放層

郭成崗

（晉中市榆次區煤礦安全監管巡察隊，山西晉中030600）

針對煤礦開采技術不斷發展但安全事故在煤礦的開采生產過程中頻繁發生的問題，對采用瓦斯抽放技術的當前形勢、常見問題、危害及完善對策、采空區瓦斯的來源及危害和注意事項等問題做了深入研究，以提高煤礦開采工作質量與工作效率。

煤礦；開采；抽放瓦斯

煤礦開采最重要的一項工作是瓦斯治理。瓦斯是煤層形成過程中的一種產物，而吸附在煤層中，主要成分為甲烷，其危害眾所周知，瓦斯治理關系著煤礦職工的身體健康和安全。瓦斯抽放是解決高瓦斯煤層的最重要手段。瓦斯抽放就是利用機器的動力產生負壓，將煤層中釋放的瓦斯進行抽取，然后通過管道將瓦斯輸送到地面或總回風巷的一種抽放技術。通過合理布置抽放煤層，對于多層煤開采、瓦斯治理將起到積極的作用。

1 鄰近層、采空區的瓦斯抽放

隨著煤礦開采的深度增加，高瓦斯礦井數量也在增多，隨著瓦斯治理的方法不斷進步，井下抽放瓦斯是當前瓦斯治理最常用的瓦斯抽放方式，但是由于各煤層的地質條件不同，所以要采用抽放層的位置也不同，所以又將抽放方式劃分為：本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區抽放等多種形式。

1.1 榆次A礦瓦斯概況

榆次A礦從2005年開采進入高瓦斯區域。巷道掘進過程中發現瓦斯濃度逐漸增高。更換局扇為2×30 kW的對旋局扇后，才能滿足吹散瓦斯要求?；夭晒ぷ髅娌捎肬型通風方式。瓦斯濃度增高采取了加大風量等措施，也不能解決回采工作面超限的問題，瓦斯治理出現了困難，危險性增加。該礦工程技術人員通過對煤層的地質賦存條件分析和煤層中瓦斯儲存及涌出規律做了研究，分析認為該區域可采煤層3層。13號、15號、15號下煤層，瓦斯含量相差不大，首層哪一層對瓦斯治理最為有效？通過瓦斯治理方面的工程技術人員分析研究，該區域地質構造簡單，瓦斯含量較高，三層可采煤層間距在30 m左右，確定為在中間的15號煤層進行抽放，可以同時解放15號煤層上部的13號和下部的15號下煤層，實踐證明效果良好。

1.2 榆次A礦瓦斯抽放

根據榆次A礦實際瓦斯涌出量和瓦斯抽放的經驗分析，決定榆次A礦瓦斯抽放以鄰近層抽放為主。該礦可采煤層為3層，為13號、15號、15號下煤層，其13號煤層與15號煤層間距為32 m，15號煤層與15號下煤層層間距為5 m，主采15號煤層。

采用分層長壁式采煤法，將15號煤層厚度4.5 m分兩層開采，首采上分層厚度為2 m（作為解放層開采），在工作面切眼形成未進行抽放瓦斯，上分層瓦斯涌出量為10 m3/min，采用鄰近層及采空區抽放瓦斯后，工作面瓦斯涌出量為3 m3/min，本工作面采完隔3～4個月采13號煤層，不進行抽放，工作面瓦斯涌出量為0.8 m3/min。隔6個月采15號下分層不進行瓦斯抽放，工作面瓦斯涌出量為2 m3/min。

設計采用15號煤層開采上分層，布置回采工作面尾巷。工作面尾巷安裝瓦斯抽放管道，將工作面尾巷抽放瓦斯橫貫以里的橫貫密閉埋入瓦斯管道，進行插管抽放，排放采空區瓦斯。密閉墻采用兩層磚墻中間用黃土充填，密閉性好。抽放管要盡量靠近密閉墻上部，以便抽放到高濃度瓦斯。抽放管伸入密閉墻2～3 m。在砌筑閉墻時除預埋抽放瓦斯管外，還應預埋一根細管做為觀測用。閉墻還應預埋放水管。

回采面鄰近層抽放鉆孔參數[1]：在回采面尾巷內，沿15號煤工作面頂板布置穿層鉆孔。鉆孔間距為10 m（初采20 m內間距為5 m）；開孔直徑為89 mm；中孔直徑為75 mm；鉆孔角度為上仰35°～55°（根據煤柱寬度，煤層賦存角度等具體情況，進行調整，保證鉆孔在裂隙帶內）。鉆孔方位為垂直尾巷巷道中心線；鉆孔長度為55 m；封孔方式為聚氨酯封孔；抽放孔口負壓為5 000 Pa；抽放孔口瓦斯濃度為11%；工作面瓦斯抽放量為6.5 m3/min；瓦斯抽放率為41%。

2 解放層[2]

解放層是指在突出危險的煤層群中，首先在突出危險性較小的煤層中開采，從而起到解放其他煤層的作用。

根據煤層的賦存條件和煤層層間距選擇比較安全的煤層進行開采，從而形成采空區，使相鄰的巖層彈性變形，形成裂隙，釋放煤巖層中的瓦斯和聚集的能量。這樣就為解放瓦斯突出煤層提供了條件。開采解放層這種方法行之有效較為安全。

該礦為高瓦斯礦井，選擇合適的煤層首先開采釋放瓦斯后，對其他煤層的開采起到解放的作用。

3 在煤礦瓦斯抽放中存在的問題及對策

3.1 存在的問題

1）對鄰近層瓦斯抽放時間不能滿足抽放的要求，瓦斯抽放率隨時間的增加而不斷提高。由于含煤巖層透氣性差，抽放時間至少要在6～8月以上，而大部分煤礦企業由于采掘布置安排抽放時間僅在5個月之內，抽放時間不足，而導致抽放率低下。

2）鉆孔工程量不足。鉆孔工程量大小決定煤層透氣性的高低[3]，合適的鉆孔工程量將極大提高抽放瓦斯效果，但由于鉆孔費時費財，部分煤礦為節約投資，鉆孔工程量不足，從而影響高瓦斯礦井的抽放工作。

3）瓦斯抽放泵站能力低。由于煤礦瓦斯含量和地質條件等綜合因素影響使部分煤礦配備的抽放泵及管道系統能力不能滿足抽放管道到抽放孔口的負壓值。抽排能力低，從而影響煤礦的采掘布置。

4）封孔質量低。煤礦瓦斯抽放的效果主要取決于孔底負壓的大小，因此封孔質量的高低直接影響瓦斯抽放效率的高低[4]。我國現階段封孔采用水泥砂漿密封，施工難度大，不易掌握，進而導致抽放率低下。

5）瓦斯抽放管理不到位。煤礦企業組建的抽放隊伍相關知識和經驗缺乏，鉆孔施工質量與封孔施工質量難以得到全過程的監督，抽放的相關標準得不到全面落實。抽放系統的運行質量還需進一步提高。

3.2 針對煤礦瓦斯抽放問題的對策分析

煤礦瓦斯抽放煤層的采掘布置要合理，要防止采掘接替緊張而縮短抽放時間。要做好瓦斯含量的預測預報，防止打不必要的鉆孔工程量。要采用先進的鉆機和輔助設備。從而保證打鉆的質量和速度及鉆孔安全。同時要推廣使用聚氨酯形式的封孔材料，確保封孔質量。要培養一支懂業務，會操作的抽放瓦斯隊伍。

4 采空區瓦斯的來源及危害以及注意事項

4.1 采空區瓦斯的來源及危害

采空區瓦斯來源主要是本煤層殘留在采空區煤炭中的瓦斯以及頂板和周圍煤巖中的瓦斯。采空區積聚的大量瓦斯，隨采空區漏風帶入工作面或回風巷，造成瓦斯積聚超限影響正常生產。

當井下通風系統變化和采空區空氣壓力失去平衡，采空區積聚的瓦斯會突然涌出到工作面，給安全生產帶來極大的威脅。

4.2 抽放采空區瓦斯時的注意事項

1）鄰近層與采空區抽放，由于受采動影響，圍巖透氣性大大提高，因此抽放負壓不宜過大，要控制抽放負壓，保證瓦斯抽放濃度在20%以上[5]。如果抽放瓦斯濃度太低，空氣進入采空區容易引起煤層自燃。

2）采空區抽放要做防止煤層自燃的檢測工作。必須定期檢查和采氣分析測定，其內容包括密閉、抽放管內的氣體分析（O2，CO，CO2，CH4）、溫度、負壓和流量等。當CO或溫度呈上升趨勢時，應控制低負壓抽放，當發現有發火征兆時，必須立即停止抽放[6]，同時要采取注漿或注阻燃劑等防滅火措施，等火災征兆消除后，再進行抽放。

5 結束語

榆次A礦通過合理確定首采煤層，并采用鄰近層和采空區抽放瓦斯，為本煤層瓦斯治理，取得了較好的效果。同時作為解放層為其它煤層開采瓦斯治理創造了條件。隨著高瓦斯礦井和突出礦井的增多，瓦斯抽放將是煤礦的一項重要工作。本文結合該礦實際對鄰近層和采空區抽放瓦斯進行了分析研究，并針對存在的問題及對策，做了簡要的說明，希望能夠為相關工作提供一定的參考和幫助。

[1]張國華，侯鳳才.預留瓦斯抽放鉆場中鉆場間距及布孔參數的確定[J].煤炭學報，2008（9）：992-996.

[2]滕桂榮，譚云亮，高明.基于LBM方法的裂隙煤體內瓦斯抽放的模擬分析[J].煤炭學報，2008,33（8）：914-918.

[3]翟成，林柏泉，葉青，等.圖論理論在礦井瓦斯抽放系統優化中的應用[J].采礦與安全工程學報，2008，25（1）：119-122.

[4]余永強，楊小林，梁為民，等.控制爆破致裂提高礦井瓦斯抽放率試驗研究[J].煤炭學報，2007，32（4）：377-381.

[5]孫凱民，許德嶺，楊昌能，等.利用采場覆巖裂隙研究優化采空區瓦斯抽放參數[J].采礦與安全工程學報，2008,25（3）:366-370.

[6]王強.煤礦瓦斯抽放規范、瓦斯利用及瓦斯災害防治綜合治理技術手冊[S].中國煤炭工業出版社，2008.

On Mining Liberated Coal Seam with Gas Drainage in Adjacent Seam and Goaf

GUO Chenggang
(Yuci Mine Safety Supervision and Inspection Team,Jinzhong 030600,China)

Even though mining technology has been developing,safety accidents frequently happen in mining process.To solve the problem,the paper studies current gas drainage technologies,common problems,harm and countermeasures,gas source in goaf,and precautions in order to increase the working quality and efficiency in mines.

mine；mining；gas drainage

TD712

A

1672-5050（2015）01-0004-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.01.002

（編輯：樊敏）

2014-10-23

郭成崗（1965－），男，山西太谷人，大學本科，工程師，從事礦山工程技術及管理工作。